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摘要：以實例說明了P.S測井技術在巖土工程中的應用及其效果。文章由概述、工作原理、測試方法和工程實例等構成。

關鍵詞：地震勘探 P.S測井 剪切波 壓縮波 應用

1 概況

P.S測井又稱彈性波速度測井，它是地震勘探方法之一，也是地球物理測井技術的一個重要分支，目前已廣泛應用于水利水電工程、石油工程、鐵路工程、冶金工程、工業與民用建筑等眾多巖土工程地質勘察領域，取得了良好的應用效果。

一般來說，P.S測井可原位測定壓縮波(Pressure Wave)和剪切波(Shear Wave)在巖(土)體中的傳播速度，從而避免了室內測試所帶來的誤差，它能有效地解決許多地質問題，諸如確定場地土類型、建筑場地類別;提供斷層破碎帶、地層厚度、固結特性和軟硬程度、評價巖(土)體質量等;并可計算工程動力學參數，如動剪切模量、動彈性模量等。本文介紹了P.S測井的工作原理和野外測試方法，并結合工程實例，說明其應用效果。不妥之處，請批評指正。

2 工作原理

以巖(土)體的彈性特征為基礎，通過測定不同巖(土)層的剪切波(S波)、壓縮波(P波)的傳播速度，計算巖(土)體的動彈性參數，據此判定巖(土)體的工程性質，為工程設計提供可靠的科學依據。

實測一般采用單孔檢層法，即地面激發以產生彈性波，孔內由檢波器接收彈性波。當地面震源采用叩板時可正反向激發，并產生剪切波(S波)，利用剪切波震相差1800的特性來識別S波的初至時間。圖1為正反向激發時由地震儀記錄的實測波形圖。

3 測試方法

實測通常由震源和記錄儀器組成，震源設置一般距孔口2～4m，平放一塊壓重物的木板，測試孔應位于木板長軸的中垂線上，使木板與地面緊密接觸。木板長2.5～3.0m，寬0.3～0.4m，厚0.06～0.10m，上壓約500～1000kg的重物。當分別水平敲擊木板兩端時，產生彈性波(此時以S波為主)。記錄儀器由井中三分量檢波器和工程地震儀構成，三分量檢波器放置井中某一深度，接收由震源產生的彈性波信號，并通過連接電纜輸送給地震儀，再由地震儀記錄并存儲以備后期數據處理之用，圖2為單孔檢層法測試示意圖。

單孔檢層法測試彈性波時，由于震源板離孔口尚有一定距離，所以計算測段內地層波速時需將彈性波的非縱測線旅行時校正為縱測線旅行時，計算公式如下：

式中：t’—縱測線旅行時(s); t—非縱測線旅行時(s);

h—測點孔深(m); x—震源板距孔口的距離(m)。

由校正后的縱測線旅行時求得各測試地層的彈性波速，進而可根據剪切波速Vs和壓縮波速Vp計算巖(土)層的動彈性參數。計算公式如下：

Ed=2ρVp2(1+μ) ……………………………………(4)

Gd=ρVs2 ……………………………………………(5)

式中：ρ—介質密度(g/cm3); Vp—壓縮波速度(m/s);

Vs—剪切波速度(m/s); μ—泊松比

Ed—動彈性模量(GPa); Gd—動剪切模量(GPa);

實測過程中應注意以下特征：

(1) 壓縮波傳播速度較剪切波速度快，壓縮波為初至波;

(2) 震源板兩端分別作水平激發時，剪切波相位反向，而壓縮波相位不變;

(3) 檢波器下孔一定深度后，壓縮波波幅變小，頻率變高，而剪切波幅度大，頻率低。

(4) 最小測試深度應大于震源板至孔口之間的距離，以避免淺部高速地層界面可能造成的折射波影響。

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（責任編輯：中大編輯）

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